DE2352120B2 - Electric hot water tank - Google Patents

Electric hot water tank

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DE2352120B2 DE19732352120 DE2352120A DE2352120B2 DE 2352120 B2 DE2352120 B2 DE 2352120B2 DE 19732352120 DE19732352120 DE 19732352120 DE 2352120 A DE2352120 A DE 2352120A DE 2352120 B2 DE2352120 B2 DE 2352120B2
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Description

Die Erfindung betrifft einen Heißwasserspeicher mit eine τι thermisch isoliertem Wasserbehälter, der ein im unteren Bereich mündendes Zulaufrohr und ein im oberen Bereich endendes Ablaufrohr aufweist, mit mindestens zwei räumlich übereinander angeordneten, getrennt voneinander zu- oder abschaltbaren Heizkörpern, und mit einem Regler, der die Stromzuführung zu den Heizkörpern abhängig von der Abweichung der Wassertemperatur von einem einstellbaren Sollwert steuert.The invention relates to a hot water tank with a τι thermally insulated water tank, which is an im Has the lower region opening inlet pipe and a drain pipe ending in the upper region, with at least two radiators that are arranged one above the other and can be switched on or off separately, and with a controller that controls the power supply to the radiators depending on the deviation of the Controls the water temperature from an adjustable setpoint.

Es sind derartige Heißwasserspeicher bekannt, die zugleich Eigenschaften eines Durchlauferhitzers aufweisen; bei diesen sogenannten Großdurchlauferhitzern ist eine thermische Steuerung in Verbindung mit einem Heizkörper niedrigerer Leistung für Speicherbetrieb und einem Heizkörper wesentlich höherer Leistung für den Durchlaufbetrieb vorgesehen. Der Regler ist dabei so ausgebildet, daß er eine einstellbare, meist bei 85°C liegende Wassertemperatur mit dem kleinen Heizkörper konstant zu halten sucht; sinkt jedoch die Wassertemperatur nach Erschöpfen des Heißwasservorrats um einen erheblichen Betrag, beispielsweise auf unter 37°C ab, dann schaltet der Regler die hohe Leistung zu.Such hot water storage tanks are known which at the same time have the properties of a flow heater; with these so-called large instantaneous water heaters a thermal control is in connection with a lower output radiator for storage operation and a significantly higher output radiator intended for continuous operation. The controller is designed so that it is an adjustable, mostly tries to keep the water temperature constant at 85 ° C with the small radiator; however, the Water temperature after exhaustion of the hot water supply by a considerable amount, for example below 37 ° C, then the controller switches on the high output.

Bei diesen Geräten ergibt sich somit beim Übergang von Speicher- auf Durchlaufbetrieb ein erheblicher Temperatursprung; außerdem ist die Temperatur des ausfließenden Wassers von der jeweils eingestellten Durchflußmenge abhängig.In the case of these devices, there is therefore a considerable transition from storage to continuous operation Temperature jump; in addition, the temperature of the outflowing water is different from the one set in each case Flow rate dependent.

Bei einem weiteren bekannten Heißwasserbereiter mit mehreren, insbesondere zwei Heizkörpern ist für die Zu- oder Abschaltung des unteren Heizkörpers die Temperatur des Gesamtinhaltes des Wasserbehälters ,maßgebend. Auch damit läßt sich keine individuelle, von den unterschiedlichen Temperaturverhältnissen im Wasserbehälter abhängige Temperaturregelung durchführen. In another known hot water heater with several, in particular two, radiators is for the activation or deactivation of the lower heating element the temperature of the total content of the water tank , authoritative. Even with this, no individual, from the different temperature conditions in the Carry out water tank-dependent temperature control.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Heißwasserspeicher Her eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich die Temperatur des ausfließenden Wassers beim Übergang von Speicherauf Durchlaufbetrieb möglichst wenig ändert.The invention is based on the object of providing an electrical hot water storage tank Her mentioned at the beginning Kind to train in such a way that the temperature of the outflowing water at the transition from Speicherauf Continuous operation changes as little as possible.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Heißwasserspeicher der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß die vom Regier jeweils eingeschaltete Leistung in der Weise von der Höhe der Grenzschicht zwischen Heißwasser mit Solltemperatur und darunterliegendem Frischwasser mit einer vom Sollwert abweichenden Temperatur abhängig ist, daß beim Ansteigen dieser Grenzschicht der unterste Heizkörper und die darüberliegenden Heizkörper in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur nacheinander zugeschaltet werden.The inventive solution to this problem is in a hot water storage tank of the type mentioned characterized in that the power switched on by the governor depends on the amount of the Boundary layer between hot water with set temperature and underlying fresh water with one of the The temperature deviating from the setpoint depends on the fact that when this boundary layer rises the lowest radiator and the radiators above one after the other depending on the ambient temperature be switched on.

Beim Zapfen von Heißwasser wird daher je nach Lage der Grenzschicht und damit der Menge des zugeströmten Frischwassers eine unterschiedlich hohe und räumlich verschieden lokalisierte Heizleistung eingeschaltet. Bei entsprechender Bemessung der einzelnen Heizkörper, ihrer Zahl und Anordnung läßt sich so erreichen, daß die Grenzschicht beim Erreichen der Mündung des Auslaufrohres gerade wieder auf die gewünschte Solltemperatur aufgeheizt ist.When tapping hot water, depending on the position of the boundary layer and thus the amount of flow Fresh water switched on a differently high and spatially differently localized heating power. With appropriate dimensioning of the individual Radiators, their number and arrangement can be achieved that the boundary layer on reaching the mouth of the outlet pipe just back to the desired Target temperature is heated up.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn die Heizkörperhöhe mindestens 70% der Höhe des Wasserbehälters und der Durchmesser der Heizkörper mindestens 2h des Innendurchmessers des Wasserbehälters beträgt.Particularly favorable conditions are obtained when the height of the radiator is at least 70% of the height of the water tank and the diameter of the radiator is at least 2 hours of the inside diameter of the water tank.

Andererseits sollte zwischen der Oberkante des obersten Heizkörpers und der Mündung des Ablaufrohres ein Abstand von 10% bis 25% der Behälterhöhe bestehen, um so eine gute Durchmischung des Warmwassers vor dessen Auslauf zu gewährleisten.On the other hand, it should be between the upper edge of the uppermost radiator and the mouth of the drain pipe There is a gap of 10% to 25% of the tank height to ensure thorough mixing of the hot water to ensure before it expires.

Zweckmäßigerweise wählt man drei übereinander angeordnete Heizkörper, die — von den Zuleitungen abgesehen — mechanisch und elektrisch gleich bemessen sein können und dementsprechend jeweils höchstens '/3 der gesamten Heizkörperhöhe einnehmen.It is advisable to choose three radiators arranged one above the other, which - from the supply lines apart from that, they can be mechanically and electrically dimensioned the same and, accordingly, at most Take up '/ 3 of the entire height of the radiator.

Fühler und Regler werden zweckmäßigerweise so ausgebildet und den einzelnen Heizkörpern zugeordnc daß jeder Heizkörper zugeschaltet wird, wenn mii Jestens 1Ii seine Höhe unterhalb der Ci wnzschicht liegen und wieder abgeschaltet wird, wenn weniger als 1Ii seiner Höhe unterhalb der Grenzschicht liegen. Auch diese Bemessung trägt dazu bei, daß keine spürbare Veränderung der Temperatur des auslaufenden Wassers feststellbar ist, wenn sich die Grenzschicht nach längerer Zapfdauer — mit entsprechend hoher Temperatur — dem Ende des obersten Heizkörpers nähert.The sensor and controller are expediently designed and assigned to the individual radiators so that each radiator is switched on when its height is at least 1 Ii below the layer and is switched off again when less than 1 Ii of its height is below the boundary layer. This dimensioning also contributes to the fact that no noticeable change in the temperature of the outflowing water is noticeable when the boundary layer approaches the end of the uppermost radiator after a longer period of tapping - at a correspondingly high temperature.

Als Fühler dient vorzugsweise ein Ausdehnungsfühler, der sich über mindestens 75% der Höhe des Behälters erstreckt und mit seinem aktiven Teil möglichst bis zur Mündung des Ablaufrohres reicht und innerhalb oder in gutem Wärmekontakt an der Außenseite der Behälterwand angeordnet sein kann; geeignet sind sowohl Stabausdehnungsfühler wie auch Flüssigkcitsausdehnungsfühler. The sensor used is preferably an expansion sensor that extends over at least 75% of the height of the container extends and extends with its active part as far as possible to the mouth of the drain pipe and within or can be arranged in good thermal contact on the outside of the container wall; are suitable both Rod expansion sensors as well as liquid expansion sensors.

Dem Fühler ist ein Stufenschalter mit der Zahl der Heizkörper entsprechender Stufenzahl zugeordnet, wobei die Empfindlichkeit des Fühlers und die des Stufenschalters so aufeinander abgestimmt sind, daß die einzelnen Heizkörper bei steigender oder sinkender Grenzschicht der Reihe nach zu- bzw. abgeschaltet werden; der unterste Heizkörper wird dabei zuletzt ausgeschaltet und dient während des reinen Speicherbetriebs zur Deckung der Wärmeverluste und somit zur Aufrechterhaltung der einstellbaren, beispielsweise 400C betragenden Solltemperatur.The sensor is assigned a step switch with the number of radiators corresponding to the number of steps, the sensitivity of the sensor and that of the step switch being coordinated so that the individual radiators are switched on or off in sequence as the boundary layer rises or falls; the lowest radiator is switched off last and serves to cover the heat losses and thus to maintain the adjustable setpoint temperature , for example 40 ° C., during the pure storage operation.

Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in der Figur dargestellt Es handelt sich dabei um einen Druckspeicher 1, mit einem Behälter 12 und einer darüberliegenden thermischen Isolation 11; Zulaufrohr 14 und Ablaufrohr 15 sind hierbei durch die Behälterwand geführt. An embodiment of this type is shown in the figure. It is a pressure accumulator 1, with a container 12 and an overlying thermal insulation 11; Inlet pipe 14 and outlet pipe 15 are guided through the container wall.

Die Behälteröffnung 13 ist durch eine Flanschplatte 2 verschlossen, die drei übereinander angeordnete, spiralförmig gewundene Rohrheizkörper 21, 22 und 23 trägt; innerhalb dieser Rohrheizkörper ist das Fühlrohr 25 eines Sicherheitstemperaturbegrenzers 24 und das Fühlrohr 27 eines Temperaturreglers 26 angeordnet; letzterer reicht mit seinem aktiven Teil über den obersten Heizkörper 23 hinaus.The container opening 13 is closed by a flange plate 2, the three arranged one above the other, in a spiral shape winding tubular heaters 21, 22 and 23 carries; inside this tubular heating element is the sensor tube 25 of a safety temperature limiter 24 and the sensing tube 27 of a temperature controller 26 are arranged; the latter extends with its active part beyond the uppermost radiator 23.

In der Figur sind auch die bereits erwähnten Abmessungen für die Behälterhöhe H, für die Heizkörperhöhe /7, für den Behälterdurchmesser D und für den Heizkörperdurchmesser d angegeben. Außerdem ist die Grenzschicht G zwischen dem auf Solltemperatur befindlichen Warmwasser und dem zugeflossenen Frischwasser mit einer unter dem Sollwert liegenden Wassertemperatur eingezeichnet.The figure also shows the dimensions already mentioned for the container height H, for the radiator height / 7, for the container diameter D and for the radiator diameter d . In addition, the boundary layer G between the hot water at the setpoint temperature and the fresh water that has flowed in with a water temperature below the setpoint is shown.

Bemessung und Anordnung der Heizkörper, insbesondere im Verhältnis zu den Abmessungen des Behälters sowie die Steuerung und Regelung sind so aufeinander abgestimmt, daß die oberste, das Abflußrohr erreichende Wasserschicht bei vorgegebenem maximalen Zu- bzw. Abfluß (Liter pro Minute) gerade die gewünschte Temperatur von insbesondere 40° erreicht. Die erwähnte Temperatur ergibt besonders günstige Bemessungsverhältnisse und ermöglicht die Verwendung des Speicherinhalts zur Körperpflege ohne Zumischung von Kaltwasser.Dimensioning and arrangement of the radiators, especially in relation to the dimensions of the container as well as the control and regulation are coordinated so that the topmost one reaches the drainpipe Water layer with a given maximum inflow or outflow (liters per minute) just the desired Temperature of 40 ° in particular reached. The temperature mentioned gives a particularly favorable result Dimensioning ratios and enables the storage contents to be used for personal hygiene without admixture of cold water.

Beim Durchlaufbetrieb ist es besonders zweckmäßig, die Steuerung so auszulegen, daß der oberste Heizkörper 23 erst zugeschaltet wird, wenn mindestens 2I) sei ner Höhe unterhalb der Grenzschicht liegt, die hier etwa zwischen Wasser mit 40°C und solche mit 30°C verläuft. Beim Zuschalten des obersten Heizkörpers wird daher noch eine kleine Schicht mit 400C Wasser aufgewärmt; dieses vermischt sich jedoch mit dem unter der Grenzschicht liegenden, kühleren Wasser, bevor es die öffnung des Ablaufrohres 15 erreicht. Hierzu können zusätzlich Umlenkbleche zwischen Abflußöffnung und obersten Heizkörper angeordnet sein.In continuous operation, it is particularly useful to design the control so that the uppermost radiator 23 is only switched on when at least 2 I) its height is below the boundary layer, which runs between water at 40 ° C and water at 30 ° C . When the uppermost radiator is switched on, a small layer is therefore warmed up with 40 ° C. water; However, this mixes with the cooler water lying below the boundary layer before it reaches the opening of the drain pipe 15. For this purpose, deflection plates can also be arranged between the drain opening and the uppermost radiator.

Bei reinem Speicherbetrieb (Zapfmengen, die kleiner als das Fassungsvermögen des Behälters sind) wird der Behälterinhalt in an sich bekannter Weise auf der eingestellten Solltemperatur gehalten, mit dem einen Unterschied, daß die der Aufheizung dienende Leistung von der Menge des zugeflossenen Frischwassers abhängig ist.In the case of pure storage operation (draw-off quantities that are smaller than the capacity of the container), the The container content is kept at the set target temperature in a manner known per se, with one difference, that the power used for heating depends on the amount of fresh water that has flowed in is.

Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel kann auch jedem Heizkörper ein gesonderter Fühler mit Schalter zugeordnet sein. Die Fühler sind dann übereinander z. B. in einem durch den Behälter verlaufenden Schutzrohr oder außen an der Wand des Behälters befestigt oder ragen von der Seitenwand des Behälters nach innen. Die den Fühlern zugeordneten Schalter können dabei auf dieselbe Temperatur ansprechen. Die Ansprechtemperaturen können auch in Richtung auf den Auslauf etwas ansteigend eingestellt sein. Zweckmäßig liegen die einzelnen Fühler innerhalb des obersten Drittels des zugeordneten Heizkörpers.Notwithstanding this embodiment example, each radiator can also have a separate sensor Be assigned to the switch. The sensors are then on top of each other z. B. in a running through the container Protective tube or attached to the outside of the wall of the container or protrude from the side wall of the container inside. The switches assigned to the sensors can respond to the same temperature. the Response temperatures can also be set to rise slightly towards the outlet. Appropriate the individual sensors are located within the top third of the assigned radiator.

Bei symmetrischer Ausbildung des Speichers, insbe-With a symmetrical design of the accumulator, in particular

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

sondere der Heizkörper und Fühler, in bezug auf seine Mittelachse ist nur ein einfaches Umklemmen (geänderte Zuordnung von Fühlern und Heizkörpern) der Heizkörper nötig, um den Speicher von Über- auf Unterbeckenbetrieb umzustellen.Especially the radiator and sensor, with respect to its central axis, is only a simple reconnection (changed Allocation of sensors and radiators) the radiator is necessary to switch the storage tank from above to below basin operation to move.

Claims (15)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Elektrischer Heißwasserspeicher mit einem thermisch isoliertem Wasserbehälter, der ein im unleren Bereich mündendes Zulaufrohr und ein im oberen Bereich endendes Ablaufrohr aufweist, mit mindestens zwei räumlich übereinander angeordneten, getrennt voneinander zu- oder abschaltbaren Heizkörpern, und mit einem Regler, der die Stromzuführung zu den Heizkörpern abhängig von der Abweichung der Wassertemperatur von einem einstellbaren Sollwert steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Regler (26) jeweils eingeschaltete Leistung in der Weise von der Höhe der Grenzschicht zwischen Heißwasser mit Solltemperatur und darunterliegendem Frischwasser mit einer vom Sollwert abweichenden Temperatur abhängig ist, daß beim Ansteigen dieser Grenzschicht (G) der unterste Heizkörper und die darüberliegenden Heizkörper (21, 22, 23) in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur nacheinander zugeschaltet werden.1.Electric hot water storage tank with a thermally insulated water tank, which has an inlet pipe opening in the lower area and a drainage pipe ending in the upper area, with at least two heaters arranged spatially one above the other, which can be switched on or off separately, and with a controller that controls the power supply controls the radiators depending on the deviation of the water temperature from an adjustable setpoint, characterized in that the power switched on by the controller (26) is dependent on the level of the boundary layer between hot water with the setpoint temperature and the fresh water below it with a temperature deviating from the setpoint that when this boundary layer (G) rises, the lowermost radiator and the radiators above (21, 22, 23) are switched on one after the other, depending on the ambient temperature. 2. Heißwasserspeicher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler so ausgebildet ist, daß er die Heizkörper bei sinkender Grenzschicht (G) der Reihe nach von oben nach unten wieder abschaltet.2. Hot water storage tank according to claim i, characterized in that the controller is designed so that when the boundary layer (G) falls, the radiator can be re-started in sequence from top to bottom turns off. 3. Heißwasserspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler den einzelnen Heizkörper zu- oder abschaltet, wenn mindestens 2Zi bzw. weniger als 2Zi seiner Höhe unterhalb der Grenzschicht liegen.3. Hot water tank according to claim 1 or 2, characterized in that the controller switches the individual radiator on or off when at least 2 Zi or less than 2 Zi of its height are below the boundary layer. 4. Heißwasserspeicher nach einem der Ansprüche4. Hot water storage tank according to one of the claims 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkörper (4) mindestens 70% der Höhe (H) des Wasserbehälters (12) beträgt.1 to 3, characterized in that the heating element (4) is at least 70% of the height (H) of the water container (12). 5. Heißwasserspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d)der Heizkörper mindestens 2/s des Innendurchmessers (D) des Wasserbehälters (12) beträgt.5. Hot water storage tank according to claim 4, characterized in that the diameter (d) of the heating element is at least 2 / s of the inner diameter (D) of the water container (12). 6. Heißwasserspeicher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Oberkante des obersten Heizkörpers (23) und der Mündung des Ablaufrohres. (15) 10% bis 25% der Behälterhöhe (W) beträgt.6. hot water tank according to claim 4 or 5, characterized in that the distance between the upper edge of the uppermost radiator (23) and the mouth of the drain pipe. (15) 10% to 25% the container height (W). 7. Heißwasserspeicher nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Heizkörper — von den Zuleitungen abgesehen — mechanisch und elektrisch gleich bemessen sind.7. hot water storage tank according to one of claims 4 to 6, characterized in that the individual Radiators - apart from the supply lines - have the same mechanical and electrical dimensions. 8. Heißwasserspeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des einzelnen Heizkörpers höchstens '/3 der Heizkörperhöhe (h) ist.8. hot water tank according to claim 7, characterized in that the height of the individual radiator is at most '/ 3 of the radiator height (h) . 9. Heißwasserspeicher nach eimern der Ansprüche9. Hot water storage tank according to buckets of claims 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtleistung aller Heizkörper so bemessen ist, daß sie gerade ausreicht, um den gesamten Speicherinhalt während der Füllzeit bei maximalem Durchfluß auf die maximal einstellbare Solltemperatur von z. B. 40° C zu erwärmen.1 to 8, characterized in that the total output of all radiators is dimensioned so that they are straight sufficient to fill the entire storage tank with maximum flow during the filling time the maximum adjustable setpoint temperature of z. B. 40 ° C to heat. 10. Heißwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Fühler (27) ein sich über mindestens 75% der Höhe (H) des Behälters (12) erstreckender Ausdehnungsfühler dient, daß ihm ein verstellbarer Stufenschalter mit der Zahl der Heizkörper (21, 22, 23) angepaßter Stufenzahl zugeordnet ist, und daß die Empfindlichkeit des Fühlers und die des Stufenschalter so aufeinander abgestimmt sind, daß die einzelnen Heizkörper bei steigender oder sinkender Grenzschicht (G) der Reihe nach zu- bzw. abgeschaltet werden.10. Hot water storage tank according to one of claims 1 to 9, characterized in that the sensor (27) is an expansion sensor extending over at least 75% of the height (H) of the container (12), that it is an adjustable step switch with the number of radiators (21, 22, 23) is assigned to an adapted number of steps, and that the sensitivity of the sensor and that of the step switch are coordinated so that the individual radiators are switched on or off in sequence as the boundary layer (G) rises or falls. 11. Heißwasserspeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler in gutem Wärmekontakt an der Außenseite der Wand des Behälters angebracht ist.11. Hot water tank according to claim 10, characterized in that the sensor is in good Thermal contact is attached to the outside of the wall of the container. 12. Heißwasserspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß jedem Heizkörper ein gesonderter Fühler mit Schalter zugeordnet ist, daß diese Fühler übereinander angeordnet sind.12. Hot water tank according to one of claims 1 to 9, characterized in that each Radiator is assigned a separate sensor with switch that these sensors are arranged one above the other are. 13. Heißwasserspeicher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler innerhalb des obersten Drittels des jeweils zugeordneten Heizkörpers liegen.13. Hot water storage tank according to claim 12, characterized characterized in that the sensor is within the top third of the respective associated radiator lie. 14. Heißwasserspeicher nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler innen oder außen an der Seitenwand des Behälters angeordnet sind.14. Hot water tank according to claim 12 or 13, characterized in that the sensor inside or are arranged outside on the side wall of the container. 15. Heißwasserspeicher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler übereinander in einem durch den Behälter verlaufenden Schutzrohr untergebracht sind.15. Hot water storage tank according to claim 13, characterized in that the sensors are one above the other are housed in a protective tube running through the container.
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